[發明專利]一種減小電流紋波的DC-DC電源及其控制方法

在審

• 申請號: 202210803571.3
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115498880A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 程光軍;喬振華;宋男威
• 申請（專利權）人: 蘇州日不落能源設備有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 蘇州大成君合知識產權代理事務所(普通合伙) 32547
• 代理人: 張印鐸

本發明涉及：一種減小電流紋波的DC?DC電源及其控制方法，方法包括進行主電路的參數設計；進行初始交錯角度的計算和設計；進行初始交錯角度的計算和設計；本發明提出的優化控制算法克服了傳統交錯并聯方法的問題，使用了多變量退化降維分析法和擾動觀察法，這兩種算法可以有效降低電流紋波，且控制算法簡單，運算速度快，且可以從兩路交錯并聯拓展到多路交錯并聯，該方法也可以應用于交錯并聯BUCK等其余DC?DC電源的控制中。

技術領域

本發明涉及電力電子功率變換技術領域，具體是指一種減小電流紋波的DC-DC電源及其控制方法。

背景技術

21世紀以來，隨著全球經濟的迅速發展，世界對能源的需求加劇，各種形式的新能源構建了多元化的綜合能源系統，在這樣的背景下，功率變換和能量傳輸技術成為重要的技術研究方向。目前DC-DC變換在電池的儲能與應用方面有著重要作用，由于DC-DC電源通常使用PWM控制技術，輸入或輸出電流的紋波是不可避免的，對于儲能電池而言，較大的紋波會對其使用造成影響。為解決這一問題，傳統的減小紋波的方法有加入濾波電容或者交錯并聯技術。其中交錯并聯技術可以將電流均分到各個并聯的支路，降低了每個支路的開關管的電流應力，且可以通過電流疊加的方式來減小總的電流紋波，故交錯并聯技術在DC-DC變換中使用較多。

傳統的交錯并聯技術一般對N路交錯并聯采用交錯1/N個開關周期的方式進行控制，總電流的紋波相互交錯抵消，來達到減小紋波的目的。該控制方法對DC-DC電源所有的工況均不加區分地采用交錯1/N個開關周期的方式輸出控制信號，而實際DC-DC電源的運行受占空比、開關頻率、負載功率等因素的影響，在工況發生變化時，降低紋波的效果也會發生變化，在某些工況之下采取交錯1/N個開關周期的方式并不能將紋波降到最低。

發明內容

本發明針對傳統交錯并聯技術中固定交錯角度導致在變化工況下降低紋波效果不能達到最優的問題進行了改進。提供一種減小電流紋波的DC-DC電源及其控制方法，對兩路交錯并聯的交錯比進行控制，使得在所需要的工況下紋波能比傳統交錯并聯技術降到更低。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種減小電流紋波的DC-DC電源，包括輸入直流電壓源、輸入濾波電容、輸出濾波電容、第一電感、第二電感、第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件；

所述第一電感、第二電感的輸入端與輸入直流電壓源的正極連接，所述第一功率開關器件的第一端與第一電感的輸出端相連，所述第一功率開關器件的第二端與輸入直流電壓源的負極相連，所述第二功率開關器件的第一端與第一電感L1的輸出端相連，第二功率開關器件的第二端與減小電流紋波的DC-DC電源輸出端正極相連，所述第三功率開關器件的第一端與第二電感的輸出端相連，所述第三功率開關器件的第二端與輸入直流電壓源的負極相連，所述第四功率開關器件的第一端與第二電感的輸出端相連，所述第四功率開關器件第二端與與減小電流紋波的DC-DC電源輸出端正極相連，所述輸入濾波電容并聯在輸入直流電壓源兩端，所述減小電流紋波的DC-DC電源的輸出端正負極之間還并聯有輸出濾波電容。

所述第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件選用MOSFET。

一種減小電流紋波的DC-DC電源的控制方法，包括以下具體步驟：

步驟一、進行主電路的參數設計；

步驟二、進行初始交錯角度的計算和設計；

步驟三、進行初始交錯角度的計算和設計；

進一步的，步驟一中進行主電路的參數設計，包括：

確定以下參數：輸入電壓，所需的輸出電壓，等效電阻，第一電感、第二電感的感量，輸入濾波電容的容值，輸出濾波電容的容值；

計算出第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件的電壓、電流應力，并進行選型。